JP6705888B2 - 抗菌ドレッシング材及びその製造方法 - Google Patents
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Description
このようなハイドロコロイド型ドレッシング材は、少量の傷分泌物を吸収することによりゲルを形成し、湿潤環境を提供し、且つ、pHを長期間に亘って弱酸性に保って組織の障害を予防し、細胞の成長を促す環境を提供する。しかしながら、透湿度及び滲出液の吸収能に劣っており、取替えや除去に際して傷面にゲルが付着して残留物として残ってしまうため2次的な除去操作が必要であるという欠点があり、しかも、多量の傷分泌物を伴う傷への適用に向いていないという欠点がある。
また、本発明は、上述した抗菌ドレッシング材を製造するが、連続製造装置を用いて連続して製造することを特徴とする抗菌ドレッシング材の製造方法を提供する。
本発明の抗菌ドレッシング材は、外部感染因子予防層と、バクテリア生長抑制層及び傷面感染因子除去層を有するドレッシング材であって、細胞膜速透過成分を含むことを特徴とする。
また、本発明の抗菌ドレッシング材は、ISO 10993−5、12に基づいて測定した細胞毒性検査において、細胞生存率が80%以上、85%以上又は90%以上である。
更に、本発明の抗菌ドレッシング材は、吸収力が1.0g/cm2以上である。
(数1)
吸収力(g/cm2)=(W2−W1)g/初期試料の面積(cm2)
(数2)
担持力(g/cm2)=(W3−W1)g/初期試料の面積(cm2)
(数4)
再上皮化率(%)=再上皮化された長さ/初期創傷の長さ×100
(数5)
コラーゲン沈積率(%)=真皮層のコラーゲン面積/真皮層の総面積×100
前記細胞膜速透過成分は、更に他の例によれば、下記の一般式1
前記nは、例えば、1〜100の整数であり、或いは、10〜80の整数であってもよい。
前記mは、例えば、1〜2000の整数であり、或いは、1〜1440の整数であってもよい。
前記n:mは、例えば、1:10〜1:25であり、好ましくは、1:15〜1:20であってもよい。
前記イソシアネートとしては、例えば、イソフォロンジイソシアネート、2,4−トルエンジイソシアネート、2,4−トルエンジイソシアネートの異性質体、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、リシンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ビス(2−イソシアネートエーテル)−フマレート、3,3’−ジメチル−4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,6−ヘキサンジイソシアネート、4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、3,3’−ジメチルフェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、1,4−キシレンジイソシアネート、1,3−キシレンジイソシアネートなどよりなる群から選ばれたいずれか1種以上を使用することができ、好ましくは、ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−トルエンジイソシアネート、2,4−トルエンジイソシアネートの異性質体、p−フェニレンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート及びヘキサメチレンジイソシアネートよりなる群から選ばれたいずれか1種以上を使用する。
前記外部感染因子予防層は、例えば、不織布、シリコン系フィルム、ポリオレフィン系フィルム及びポリウレタン系フィルムのうちから1種以上を選択することができる。
他の例によれば、前記外部感染因子予防層としてポリウレタン系フィルムを選択することができる。前記ポリウレタンフォームは、好ましくは、フォームドレッシング材であってもよい。
前記ドレッシング材は、具体的に、外部感染因子予防層が10〜500μmの厚さに、バクテリア生長抑制層が0.1〜20mmの厚さに、且つ、傷面感染因子除去層が0.01〜100μmの層厚さに形成されたものであってもよい。
前記ドレッシング材は、他の例によれば、外部感染因子予防層が10〜400μmの層厚さに、バクテリア生長抑制層が0.1〜15mmの厚さに、且つ、傷面感染因子除去層が0.1〜40μmの厚さにこの順に形成されたものであってもよい。
本発明のドレッシング材は、特定の例として、極性基を含有する炭化水素系重合体を使用することができるが、この場合、炭化水素からなる鎖により外部感染因子予防層と傷面感染因子除去層との間、或いは、外部感染因子予防層と、バクテリア生長抑制層及び傷面感染因子除去層間のなじみ性が大幅に向上し、その結果、製造される成形フォームに安定的な構造を形成する。
本発明によれば、上述した抗菌ドレッシング材の製造装置において、左右移動式の発泡手段、冷却手段、圧着ローラー及び乾燥手段がこの順に形成された連続製造装置を用いて連続して製造することを特徴としてもよい。
本発明のバクテリア生長抑制層及び傷面感染因子除去層の製造方法は、(i)ポリオール及びジオールを投入して攪拌した後、イソシアネートを投入して窒素雰囲気下でNCOの含量(モル%)が理論値1〜20に達するまで反応させてポリウレタンプレポリマーを製造するステップと、(ii)細胞膜透過成分、架橋剤、発泡剤、界面活性剤及び補助剤(アジュバント)を投入して均一に混合して発泡混合液を製造するステップと、(iii)前記製造したポリウレタンプレポリマー及び前記発泡混合液を混合して発泡させるとともに、1〜20℃の空気を噴射して硬化を遅らせ、ポリウレタン発泡フォームの粘性を保つステップと、(iv)前記粘性が保たれたポリウレタン発泡フォームの上部に第2の離型紙を貼着した後に硬化させるステップと、を含む。
下記の実施例及び比較例において、下記の材料を用いて実験を行った。
イソシアネート末端基を有するポリウレタンプレポリマーは、攪拌器付き3Lの丸底フラスコを用いて354gのジフェニルメタンジイソシアネート及び314gのイソフォロンジイソシアネートを投入し、80℃に昇温させた後、2以上の水酸基を有するエチレンオキシド/プロピレンオキシドランダム共重合体を少量ずつ添加しながら理論NCOモル%が3.3に達するまで反応させて製造した。反応の途中に試料を採取してNCOモル%を測定し、NCOモル%は、n−ブチルアミン標準溶液を用いて滴定法により測定した。
前記合成例1において製造したポリウレタンプレポリマーと反応させて発泡液を製造するために、発泡剤として蒸留水48.38重量%、架橋剤としてグリセリン38.4重量%、細胞膜速透過成分としてポビドンヨード10重量%、添加剤としてF−87(BASF社製)2.8重量%、補助剤としてL−640.4重量%、水溶性顔料0.02重量%を添加して均質に混合した。
外部感染因子予防層として、ポリウレタン樹脂100重量部にメチルエチルケトン70重量部、ジメチルホルムアミド25重量部及び顔料5重量部を添加して攪拌した後、気泡を除去し、シリコンがコーティングされた離型紙に塗布した後に乾燥させて予め無孔型の外部感染因子予防層を用意した。
末端にスプレイノズルを備えた発泡機内において合成例1及び合成例2を重量比2:1で混合した。前記発泡機内において2,500rpmにて5秒間攪拌した後、発泡混合液をコンベヤーの上部において1分当たりに5mの速度で動く外部感染因子予防層がコーティングされた離型紙の上に発泡させるとともに、20℃の空気を噴射して硬化を遅らせ、ポリウレタン発泡フォームの粘性を保つようにした。
次いで、前記ポリウレタン発泡フォームの上部にシリコンがコーティングされた第2の離型紙を供給するようにコンベヤーに分枝されたロール部材が前記下部フレームの水平軸を基準として15〜20°の角度で傾いた状態で回転しながらシリコンがコーティングされた第2の離型紙と貼着するようにチャンバーを通過させた後、30℃の乾燥部において1分間硬化させてシート状のロール状に巻かれた厚さ5mmのバクテリア生長抑制層及び傷面感染因子除去層付きドレッシング材を得た。
前記ドレッシング材は、外部感染因子予防層が25μmの厚さに形成され、細胞膜速透過成分入り傷面感染因子除去層が25μmの層厚さに形成され、同様に細胞膜速透過成分入りバクテリア生長抑制層が5mmの厚さに形成された。
スミス・アンド・ネフュー社製のAllevyn Agフォームドレッシング材
メンリッケヘルスケア社製のMepilex Agフォームドレッシング材
スミス・アンド・ネフュー社製のActicoatドレッシング材
コンバテック社製のAquacel Agドレッシング材
実施例1及び比較例1〜4のドレッシング材の傷面感染因子除去層及びバクテリア生長抑制層の表面分析を電子走査顕微鏡(株式会社島津製作所製、SUPERSCANSS−550)を用いて測定した。
吸収度を測定するために、実施例1及び比較例1〜4のドレッシング材を5cm×5cmの大きさで取って50℃の真空オーブンにおいて24時間かけて乾燥させた後に初期の重さ(W1)を測定し、37℃の蒸留水に30分間含浸した後、ドレッシング材の表面の水気を拭き取った後に重さ(W2)を測定し、下記の数式1を用いて吸収力を計算して図2に示した。
(数1)
吸収力(g/cm2)=(W2−W1)g/初期試料の面積(cm2)
担持力は、前記吸収力を測定したサンプルの上に5kgの重さの睡で20秒間押下した後の重さ(W3)を測定し、下記の数式2を用いて担持力を計算し、これを図3に示した。
(数2)
担持力(g/cm2)=(W3−W1)g/初期試料の面積(cm2)
実施例1は、比較例1〜4に比べて滲出物を吸収する吸収力に優れているので、高速な創傷の治癒を誘導するという効果があり、且つ、担持力に優れているので、マセレーション(maceration)を防ぐという効果がある。
ISO 10993−5、12に基づいてMEM培養液により単層培養された細胞をトリプシン処理して細胞の濃度が1mL当たりに105個になるように調節し、96ウェルに100μLずつ注入した。前記トリプシンの除去された細胞を24時間かけて培養(37、5% CO2)して単層培養が行われたウェルを選択し、それぞれを実施例1、比較例1〜3と表記した後に培地を除去した。
次いで、実施例1、比較例1〜3及び対照群の抽出液を選択されたウェルに100μLずつ投与し、5% CO2培養装置を用いて37℃において24時間かけて培養した。培養後に、顕微鏡像で(×40倍)細胞の溶解又は形状を観察して図4に示し、MTT分析方法により細胞生存率を測定して図5に示した。
図5において、陰性対照群は、細胞毒性がない状態での細胞の増殖を示すものであり、陽性対照群は、細胞毒性がある状態を示すものであり、実施例1は、陰性対照群と略同様に細胞の増殖が行われたが、比較例1〜3は、陽性対照群と略同じ状態であって、細胞毒性があることが分かる。
実施例1は、比較例1〜3に比べて、細胞毒性実験による細胞生存率がはるかに高くなったことを確認することができた。
ASTM E2149−10に基づいて実施例1及び比較例1〜4の(1) 試料を1.0±0.1gで用意した後、各試料別に無菌250mlの振とうフラスコを用意して細菌接種物の実行希釈液50±0.5mlを各フラスコに追加した。各フラスコ中に実施例1及び比較例1〜4の試料をそれぞれ配置した後、各フラスコを振とう機(wrist−actionshaker)の上に載せ、60±5分間最大の速度で振とうし且つ希釈して平板培地に分注し、24時間かけて35±2℃のインキュベーターにおいて培養した後、顕微鏡で培養ペトリ皿内の集落数を確認した。顕微鏡写真は図6に示し、下記の数式3により計算した抗菌力は図7に示した。
(数3)
抗菌力(%)=(B−A)/B×100
A:試料及び細菌希釈液の接触時間後の細菌数
B:試料を処理しなかった対照群の細菌数
図6の顕微鏡写真において、実施例1及び比較例1〜4は、黄色葡萄状球菌及び緑膿菌 が見受けられなかった。
また、図7において、実施例1及び比較例1〜4の抗菌力が99%以上であった。
したがって、実施例1は、比較例1〜4に比べて、抗菌力に優れていながらも、細胞に対する毒性がないことを確認した。
ASTM E2149−10に基づいて実施例1及び比較例1〜3の(1) 試料を1.0±0.1gで用意した後、各試料別に無菌250mlの振とうフラスコを用意して細菌接種物の実行希釈液50±0.5mlを各フラスコに追加した。各フラスコ中に実施例1及び比較例1〜3の試料をそれぞれ配置した後、各フラスコを振とう機(wrist−actionshaker)の上に載せ、60±5分間最大の速度で振とうし、振とう機において細菌接種物の実行希釈液との接触が行われた試料を接触時間(1分、5分、10分、20分、30分、60分)に従いサンプリングした。全てのサンプルは直ちに連続的に希釈して平板培地に分注し、24時間かけて35±2℃のインキュベーターにおいて培養した後、顕微鏡で培養ペトリ皿内の集落数を確認した。顕微鏡写真は、黄色葡萄状球菌に対しては図8に示し、緑膿菌に対しては図9に示した。
図8及び図9の顕微鏡写真において、実施例1及び比較例3は、接触時間1分以内において黄色葡萄状球菌及び緑膿菌が見受けられなかった。これに対し、比較例1は30分以上から、比較例2は60分以上から菌が見受けられなかった。
したがって、実施例1は、比較例1及び2に比べて短い時間から抗菌力が発現されることを確認した。
SD(スプラーグドーリーラット)ラットの背の全体を広く除毛し、直径が背部位の中央に2.5cm2の筋膜層まで除去された創傷を誘導した。創の収縮を防ぐためにシリコンリングを用いて創面に沿って縫合糸で縫合した後、対照群(ガーゼ)、実施例1及び比較例1〜3を適用した後、自着性包帯で1周巻き付け、絆創膏で固定し、3日おきに対照群、実施例1及び比較例1〜3並びに自着性包帯を取り替えた。各群当たりに14日目に動物を犠牲にした後、再生組織を採取して組織染色を行い、再上皮化率は図10に示し、新生血管の数は図11に示し、コラーゲン沈積率は図12に示した。
前記再上皮化率は、下記の数式4により計算した。
(数4)
再上皮化率(%)=再上皮化された長さ/初期創傷の長さ×100
前記新生血管の数は、創傷の面積2.5cm2内に再上皮化された組織の血管の数を自ら集計して測定した。
前記コラーゲン沈積率は、マッソントリクローム染色を用いて真皮層の結合組織であるコラーゲンに対して特殊染色を行い、真皮層の各3ヶ所の総面積に対するコラーゲンの面積をImageJプログラムでコラーゲン沈積率を下記の数式5により算出して測定した。
(数5)
コラーゲン沈積率(%)=真皮層のコラーゲン面積/真皮層の総面積×100
図10において、再上皮化率は、実施例1が対照群及び比較例1〜3に比べて最も高かった。図11及び図12において、実施例1が対照群及び比較例1〜3に比べて新生血管が最も多く生成され、コラーゲン沈積率に優れていることを確認することができた。
Claims (13)
- 外部感染因子予防層、バクテリア生長抑制層及び傷面感染因子除去層からなる抗菌ドレッシング材であって、
ここで前記抗菌ドレッシング材は、細胞膜速透過成分を含み、
前記バクテリア生長抑制層及び前記傷面感染因子除去層は、ポリウレタンプレポリマー40〜70重量%、発泡剤15〜45重量%、架橋剤5〜35重量%、界面活性剤0.1〜2重量%及び補助剤0.5〜15重量%を含む混合発泡物を含み、
前記バクテリア生長抑制層は、100〜350μmの多孔径を有しており、
前記傷面感染因子除去層は、25〜75μmの多孔径を有しており、
前記バクテリア生長抑制層は、セルサイズ(cellsize)が、100〜350μmであり、
前記傷面感染因子除去層は、セルサイズ(cell size)が、100〜350μmであり、
前記細胞膜速透過成分は、バクテリア生長抑制層及び傷面感染因子除去層に含まれており、
前記外部感染因子予防層は、不織布、シリコン系フィルム、ポリオレフィン系フィルム及びポリウレタン系フィルムからなる群から選択されるいずれか1種以上であることを特徴とする、抗菌ドレッシング材。
- 前記細胞膜速透過成分は、ヨウ素化合物として、ヨウ素酸カリウム、二ヨウ素酸カリウム、ヨウ化メチル、ヨウ化水素酸、ヨウ化アセチル及びポビドンヨードからなる群から選択されるいずれか1種以上を含むことを特徴とする、請求項1に記載の抗菌ドレッシング材。
- ASTM E2149−10に基づいて測定した抗菌力が90%以上であることを特徴とする、請求項1に記載の抗菌ドレッシング材。
- 下記の数式1に基づいて測定した吸収力が1.0g/cm2以上であることを特徴とする、請求項1に記載の抗菌ドレッシング材。
(数式1)
吸収力(g/cm2)=(W2−W1)g/初期試料の面積(cm2)
{前記W1は、ドレッシング材を5cm×5cmの大きさで取って50℃の真空オーブンにおいて24時間かけて乾燥させた後の初期の重さであり、前記W2は、37℃の蒸留水に30分間含浸した後、ドレッシング材の表面の水気を拭き取った後の重さである。}
- 下記の数式2に基づいて測定した担持力が0.2g/cm2以上であることを特徴とする、請求項1に記載の抗菌ドレッシング材。
(数式2)
担持力(g/cm2)=(W3−W1)g/初期試料の面積(cm2)
{前記W1は、ドレッシング材を5cm×5cmの大きさで取って50℃の真空オーブンにおいて24時間かけて乾燥させた後の初期の重さであり、前記W3は、37℃の蒸留水に30分間含浸した後、ドレッシング材の表面の水気を拭き取った後、サンプルの上に5kgの重さの錘で20秒間押下した後の重さである。}
- 下記の数式4に基づいて測定した再上皮化率が15%以上であることを特徴とする、請求項1に記載の抗菌ドレッシング材。
(数式4)
再上皮化率(%)=再上皮化された長さ/初期創傷の長さ×100
{前記再上皮化された長さ及び初期創傷の長さは、SD(スプラーグドーリー)ラットの背の全体を広く除毛し、直径が背部位の中央に2.5cm2の筋膜層まで除去された創傷を誘導した後、創の収縮を防ぐためにシリコンリングを用いて創面に沿って縫合糸で縫合した後、ドレッシング材を適用した後、自着性包帯で1周巻き付け、絆創膏で固定して3日おきに包帯を取り替えた後、14日目に動物を犠牲にした後、再生組織を採取して組織染色を行って測定する。}
- 新生血管の数が60個/2.5cm2以上であることを特徴とする、請求項1に記載の抗菌ドレッシング材。
{前記新生血管の数は、SD(スプラーグドーリー)ラットの背の全体を広く除毛し、直径が背部位の中央に2.5cm2の筋膜層まで除去された創傷を誘導した後、創の収縮を防ぐためにシリコンリングを用いて創面に沿って縫合糸で縫合した後、ドレッシング材を適用した後、自着性包帯で1周巻き付け、絆創膏で固定して3日おきに包帯を取り替えた後、14日目に動物を犠牲にした後、再生組織を採取して組織染色を行って創傷の面積2.5cm2内に再上皮化された組織の血管の数を自ら集計して測定する。}
- 下記の数式5に基づいて測定したコラーゲン沈積率が45%以上であることを特徴とする、請求項1に記載の抗菌ドレッシング材。
(数式5)
コラーゲン沈積率(%)=真皮層のコラーゲン面積/真皮層の総面積×100
{前記コラーゲン沈積率は、SD(スプラーグドーリー)ラットの背の全体を広く除毛し、直径が背部位の中央に2.5cm2の筋膜層まで除去された創傷を誘導した後、創の収縮を防ぐためにシリコンリングを用いて創面に沿って縫合糸で縫合した後、ドレッシング材を適用した後、自着性包帯で1周巻き付け、絆創膏で固定して3日おきに包帯を取り替えた後、14日目に動物を犠牲にした後、再生組織を採取してマッソントリクローム染色を用いて真皮層の結合組織であるコラーゲンに対して特殊染色を行い、真皮層の各3ヶ所の総面積に対するコラーゲンの面積をImageJプログラムで測定する。}
- 前記細胞膜速透過成分は、下記の一般式1
- 前記外部感染因子予防層が10〜500μmの厚さに、前記バクテリア生長抑制層が0.1〜20mmの厚さに、且つ、前記傷面感染因子除去層が0.01〜100μmの厚さにこの順に形成されたことを特徴とする、請求項1に記載の抗菌ドレッシング材。
- 前記バクテリア生長抑制層及び前記傷面感染因子除去層は、バクテリア生長抑制層及び傷面感染因子除去層100重量%に対して細胞膜速透過成分を0.01〜10重量%で含むことを特徴とする、請求項1に記載の抗菌ドレッシング材。
- 請求項1に記載の抗菌ドレッシング材の連続製造に用いる装置であって、
左右移動式の発泡手段、冷却手段、圧着ローラー及び乾燥手段がこの順に形成されたことを特徴とする、抗菌ドレッシング材の連続製造装置。
- 請求項1に記載の抗菌ドレッシング材の製造方法であって、
前記バクテリア生長抑制層及び前記傷面感染因子除去層は、
(i)ポリオール及びジオールを投入して攪拌した後、イソシアネートを投入して窒素雰囲気下でNCOの含量(モル%)が理論値1〜20に達するまで反応させてポリウレタンプレポリマーを製造するステップと、
(ii)細胞膜透過成分、架橋剤、発泡剤、界面活性剤及び補助剤を投入して均一に混合して発泡混合液を製造するステップと、
(iii)前記製造したポリウレタンプレポリマー及び前記製造した発泡混合液を混合して発泡させるとともに、1〜20℃の空気を噴射して硬化を遅らせ、ポリウレタン発泡フォームの粘性を保つステップと、
(iv)前記粘性が保たれたポリウレタン発泡フォームの上部に第2の離型紙を貼着した後に硬化させるステップと、
を含む方法で製造することを特徴とする、抗菌ドレッシング材の製造方法。
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